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毕业设计（论文）开题报告

理工类

题目:（楷体四号下同）学生毕业设计(论文)工

作材料

学院：理学院

专业班级：光信息科学与技术光信081 学生姓名：丁明星学号： 090831101 指导教师：史林兴副教授

2012年5月5日

淮海工学院毕业设计（论文）开题报告

1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势

目前，表面等离子体是纳米光电子学科的一个重要的研究方向，它受到了包括物理学家，化学家材料学家，生物学家等多个领域人士的极大的关注。表面等离子体（surface plasmons，SPs）是一种电磁表面波，它在表面处场强最大，在垂直于界面方向是指数衰减场，它能够被电子也能被光波激发。随着纳米技术的发展，表面等离子体被广泛研究用于光子学，数据存储，太阳能电池和生物传感等方面。本篇论文，我们着重研究表面等离子体在增强太阳能电池吸收中的应用。现有的太阳能电池一般由超纯净的单晶硅制成，同时要求这种非常昂贵的材料的厚度约为100微米，以尽可能多地吸收太阳光，这就使制造硅基平板太阳能电池变成复杂、能耗大且昂贵的过程。表面等离子体用在增强太阳能电池的光电转换效率，这无疑是太阳能领域的一大福音。

最近，有一篇论文发表在美国化学学会（ACS）《纳米》（Nano）上，研究小组领导是杨洋（Yang Yang），他是加州大学洛杉矶分校亨利·萨摩里工程和应用科学学院（Henry Samueli School of Engineering and Applied Science）材料科学与工程教授，也是加州大学洛杉矶分校加州纳米技术研究院（California NanoSystems

Institute）纳米可再生能源中心主任，论文说明，在串联聚合物太阳能电池中，他们把一层黄金纳米粒子夹在两层吸光亚晶胞（subcells）之间，以便利用太阳光谱的更大部分。他们发现，采用互连的黄金纳米粒子层，能够使能量转换提升高达20％。黄金纳米粒子在有机光伏薄层内创造了一个强电磁场，这是利用了等离子效应，可以集中光线，这样，更多的光线就可以被亚晶胞吸收。该小组是第一家报告等离子提升的聚合物串联太阳能电池，他们克服困难，把金属纳米结构集成到整体设备结构中。他们成功地展示了一种高效等离子聚合物串联太阳能电池，这只需将黄金纳米粒子层集成在两个亚晶胞之间。等离子效应发生在互连层中间，可以同时增强顶部和底部的亚晶胞，这是一个‘最佳位置’，可以提高串联太阳能电池的能量转换效率，从5.22％提高到6.24％。提升幅度高达20％。实验和理论结果表明，取得的增强效应是来自黄金纳米粒子的局部近场增强。结果表明，等离子效应有巨大潜力，有益于聚合物太阳能电池的未来发展。该小组方案中的夹层结构，可作为一个开放平台，应用于各种高分子材料，为高效、多堆叠串联太阳能电池创造了机遇。

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2.课题的基本内容，可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施

本课题通过FDTDsolution软件，来模拟金属离子表面等离子体对硅薄膜太阳能电池光电转换效率的影响，并通过优化分析获得金属离子的最佳排列方式和最佳大小下的太阳能电池的转换效率。

本课题采用的是金银金属纳米粒子相邻的周期性排布，所以在优化分析的时候，所需的变量参数比较多，比如金和银粒子的宽和高、金银粒子的间距，还有周期间距。所以模型模拟优化的计算量庞大，个人电脑需要计算几天的时间。考虑到计算量的问题，本次模拟计算我们将利用使用实验室的计算机组同时工作，从而大大缩小计算所需的时间。

3.课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析

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指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）

指导教师（签名）

年月日

系审查意见：

系主任(签名)：

年月日

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